定向鉆穿越套管隔離新技術(shù)介紹

1、編輯ppt定向鉆穿越套管隔離新技術(shù)定向鉆穿越套管隔離新技術(shù)匯報(bào)人：劉艷利匯報(bào)人：劉艷利中國(guó)石油天然氣管道科學(xué)研究院中國(guó)石油天然氣管道科學(xué)研究院編輯ppt 定向鉆穿越套管安裝技術(shù)是指在定向鉆穿越出定向鉆穿越套管安裝技術(shù)是指在定向鉆穿越出入土兩端，為了隔離不良地層而采用夯進(jìn)、頂進(jìn)或入土兩端，為了隔離不良地層而采用夯進(jìn)、頂進(jìn)或開挖等方式來進(jìn)行的套管施工技術(shù)。開挖等方式來進(jìn)行的套管施工技術(shù)。 目前以夯管法套管安裝為主目前以夯管法套管安裝為主一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù)一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù)編輯ppt一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù)一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù) 夯管法套管安裝技術(shù)是一夯管法套管安裝技術(shù)是一種用種用低頻率、高沖擊能量的

2、低頻率、高沖擊能量的夯夯管錘，在管錘，在空氣壓力差空氣壓力差的作用的作用，推動(dòng)活塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)活塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)沖錘帶動(dòng)沖錘沖擊砧座沖擊砧座(錘外殼錘外殼)，并將待鋪的鋼管沿設(shè)計(jì)路線直并將待鋪的鋼管沿設(shè)計(jì)路線直接夯入指定位置來實(shí)現(xiàn)隔離不接夯入指定位置來實(shí)現(xiàn)隔離不良地層的技術(shù)。良地層的技術(shù)。編輯ppt一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù)一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù) 在夯管施工前，需對(duì)套管夯入過程阻力進(jìn)行分析計(jì)算，在夯管施工前，需對(duì)套管夯入過程阻力進(jìn)行分析計(jì)算，保證選擇的設(shè)備及配套機(jī)具符合現(xiàn)場(chǎng)要求。其中主要進(jìn)行分保證選擇的設(shè)備及配套機(jī)具符合現(xiàn)場(chǎng)要求。其中主要進(jìn)行分析計(jì)算的力為：析計(jì)算的力為： 土層對(duì)

3、鋼管外壁的摩擦阻力土層對(duì)鋼管外壁的摩擦阻力 鋼管前端的正面阻力鋼管前端的正面阻力 鋼管內(nèi)土芯產(chǎn)生的阻力鋼管內(nèi)土芯產(chǎn)生的阻力1. 夯管設(shè)備選型夯管設(shè)備選型編輯ppt一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù)一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù)1）土層對(duì)鋼管外壁的摩擦阻力土層對(duì)鋼管外壁的摩擦阻力：P=frD H/2+K1( H+D/2)/ 2+(+G)/(rD) L 式中式中： r：土的重度：土的重度(kN/m3)； f：鋼管與土層的摩擦系：鋼管與土層的摩擦系 數(shù)數(shù) ； D：鋼管外徑：鋼管外徑 (m) ； H：管頂以上露土厚：管頂以上露土厚 度度 (m)； K1：主動(dòng)土壓力系數(shù)：主動(dòng)土壓力系數(shù) K1 =tg2 (45-)/2 )； ：

4、單位長(zhǎng)度鋼管的自：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度鋼管的自 重重 ( kN/m)； G：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度鋼管內(nèi)土芯的重量：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度鋼管內(nèi)土芯的重量(kN/m)； L：套管安裝套管安裝長(zhǎng)度長(zhǎng)度 (m)。編輯ppt一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù)一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù)2）鋼管前端的正面阻力鋼管前端的正面阻力：P = n DtR 式中式中 ： R R：鋼管前端中心線處的被動(dòng)土壓力：鋼管前端中心線處的被動(dòng)土壓力 R=r HKp+2C/Kp 其中其中： Kp Kp ：被動(dòng)土壓力系數(shù)：被動(dòng)土壓力系數(shù)，Kp=tgKp=tg2 2(45 +D/2)(45 +D/2) r r ：土的重度：土的重度 (kN/m (kN/m3 3) ) H H：管道中心的深度

5、：管道中心的深度(m)(m) C C ： 土的粘聚力土的粘聚力(kPa)(kPa) D D：管靴的平均直徑：管靴的平均直徑(m)(m) t t ： 管靴的厚度管靴的厚度(m)(m)編輯ppt一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù)一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù)3）鋼管內(nèi)土芯產(chǎn)生的阻力鋼管內(nèi)土芯產(chǎn)生的阻力：P =p q p k Ap 式中式中：p ：管端閉塞效應(yīng)系數(shù)：管端閉塞效應(yīng)系數(shù) q pk：依據(jù)預(yù)制樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值：依據(jù)預(yù)制樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa) Ap：鋼管內(nèi)土柱的截面積：鋼管內(nèi)土柱的截面積 (m2)4）夯管過程中所需的總推力：夯管過程中所需的總推力：P總總 = P + P + P編輯ppt一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù)一

6、、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù)1）測(cè)量放線。）測(cè)量放線。2）制作工作坑。）制作工作坑。 坑底長(zhǎng)為坑底長(zhǎng)為:管段長(zhǎng)度管段長(zhǎng)度+夯管錘長(zhǎng)度夯管錘長(zhǎng)度+1米，米， 坑底寬為坑底寬為: 管徑管徑+1米米。3）鋼管安裝與定位。）鋼管安裝與定位。4）夯管。）夯管。2. 夯管施工工藝夯管施工工藝編輯ppt一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù)一、傳統(tǒng)套管安裝技術(shù) 通過對(duì)管道定向鉆穿越套管安裝多個(gè)工程案例分析，現(xiàn)通過對(duì)管道定向鉆穿越套管安裝多個(gè)工程案例分析，現(xiàn)階段夯管法安裝主要存在以下問題：階段夯管法安裝主要存在以下問題： 1）夯管過程受力分析；）夯管過程受力分析； 2）管體減阻；）管體減阻； 3）夯擊精度控制；）夯擊精度控制； 4）減震

7、降噪；）減震降噪； 5）夯入深度不足。）夯入深度不足。 3. 夯管法安裝技術(shù)存在的主要問題夯管法安裝技術(shù)存在的主要問題編輯ppt101、頂管法套管安裝技術(shù)、頂管法套管安裝技術(shù) 頂管法套管安裝技術(shù)是指根據(jù)定向鉆穿越出入土側(cè)軌頂管法套管安裝技術(shù)是指根據(jù)定向鉆穿越出入土側(cè)軌跡要求，利用可伸縮機(jī)頭頂管機(jī)斜向安裝套管的一項(xiàng)施工跡要求，利用可伸縮機(jī)頭頂管機(jī)斜向安裝套管的一項(xiàng)施工技術(shù)。技術(shù)。二、套管安裝新技術(shù)二、套管安裝新技術(shù)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)：可伸縮機(jī)頭技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)：可伸縮機(jī)頭 斜斜向地錨向地錨 編輯ppt111、頂管法套管安裝技術(shù)、頂管法套管安裝技術(shù)1 1）日本技術(shù)）日本技術(shù) 日本研制的一種可變徑及回日本研制的一

8、種可變徑及回收型頂管機(jī)，收型頂管機(jī)，刀盤采用徑向伸縮刀盤采用徑向伸縮式式。頂管機(jī)外徑有。頂管機(jī)外徑有1350mm1350mm、2000mm2000mm和和4070mm4070mm等多種規(guī)格。等多種規(guī)格。此類頂管機(jī)由徑向伸縮式刀盤、此類頂管機(jī)由徑向伸縮式刀盤、殼體、動(dòng)力裝置、糾偏油缸和排殼體、動(dòng)力裝置、糾偏油缸和排渣系統(tǒng)構(gòu)成渣系統(tǒng)構(gòu)成, ,由主頂裝置和頂鐵由主頂裝置和頂鐵頂推水泥管完成頂管施工。頂推水泥管完成頂管施工。二、套管安裝新技術(shù)二、套管安裝新技術(shù)編輯ppt12 采用液壓缸收縮方式實(shí)現(xiàn)變徑，采用液壓缸收縮方式實(shí)現(xiàn)變徑，液壓缸伸出軸易因變形或巖屑滲入液壓缸伸出軸易因變形或巖屑滲入卡死卡死，導(dǎo)

9、致機(jī)頭無法回收。，導(dǎo)致機(jī)頭無法回收。 刀盤設(shè)置和刀具選擇均刀盤設(shè)置和刀具選擇均針對(duì)土層針對(duì)土層，不適用于砂層和卵礫石層套管安裝。不適用于砂層和卵礫石層套管安裝。 日本的可變徑及回收型機(jī)頭采用日本的可變徑及回收型機(jī)頭采用土壓平衡及出土形式，土壓平衡及出土形式，僅適用于地僅適用于地下水以上的土層中施工，下水以上的土層中施工，不適合高不適合高地下水位套管施工。地下水位套管施工。該機(jī)頭存在的缺點(diǎn)是：該機(jī)頭存在的缺點(diǎn)是：二、套管安裝新技術(shù)二、套管安裝新技術(shù)編輯ppt13 德國(guó)圓環(huán)和圓面拼接式機(jī)頭，采用定向鉆機(jī)拉拔破壞刀盤進(jìn)行回德國(guó)圓環(huán)和圓面拼接式機(jī)頭，采用定向鉆機(jī)拉拔破壞刀盤進(jìn)行回收的方式。該刀盤存在的

10、問題是強(qiáng)度低，不能在砂層、卵礫石地質(zhì)中收的方式。該刀盤存在的問題是強(qiáng)度低，不能在砂層、卵礫石地質(zhì)中進(jìn)行套管安裝，現(xiàn)在只應(yīng)用于軟土中。目前還不能在砂層、卵礫石地進(jìn)行套管安裝，現(xiàn)在只應(yīng)用于軟土中。目前還不能在砂層、卵礫石地質(zhì)中完成大口徑（質(zhì)中完成大口徑（12191219以上）套管的安裝作業(yè)。以上）套管的安裝作業(yè)。2）德國(guó)技術(shù)）德國(guó)技術(shù)二、套管安裝新技術(shù)二、套管安裝新技術(shù)編輯ppt14 3）可伸縮機(jī)頭套管安裝新技術(shù)工藝）可伸縮機(jī)頭套管安裝新技術(shù)工藝 根據(jù)日本和德國(guó)的相關(guān)設(shè)備，管道科學(xué)研究院結(jié)合根據(jù)日本和德國(guó)的相關(guān)設(shè)備，管道科學(xué)研究院結(jié)合套管安裝工藝及成熟頂管主機(jī)，設(shè)計(jì)了滿足定向鉆穿越出入套管安裝工藝

11、及成熟頂管主機(jī)，設(shè)計(jì)了滿足定向鉆穿越出入土側(cè)隔離套管安裝的可伸縮機(jī)頭頂管機(jī)，同時(shí)設(shè)計(jì)了滿足套土側(cè)隔離套管安裝的可伸縮機(jī)頭頂管機(jī)，同時(shí)設(shè)計(jì)了滿足套管安裝的斜向地錨。管安裝的斜向地錨。 使用改技術(shù)安裝套管的優(yōu)點(diǎn)：使用改技術(shù)安裝套管的優(yōu)點(diǎn)： 可控方向可控方向 可進(jìn)基巖可進(jìn)基巖 地層適應(yīng)范圍廣地層適應(yīng)范圍廣二、套管安裝新技術(shù)二、套管安裝新技術(shù)編輯ppt151 1可折疊刀盤可折疊刀盤 2 2錐形破碎裝置錐形破碎裝置 3 3套管套管 4 4殼體殼體 5 5“I”I”形鋼條形鋼條 6 6 旋轉(zhuǎn)回收裝置旋轉(zhuǎn)回收裝置 7 7“”形槽口形槽口 8 8糾偏油缸糾偏油缸 9 9動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)123465879可可伸

12、伸縮縮機(jī)機(jī)頭頭頂頂管管機(jī)機(jī)二、套管安裝新技術(shù)二、套管安裝新技術(shù)編輯ppt16 a a、第一節(jié)鋼套管機(jī)頭固定裝置、第一節(jié)鋼套管機(jī)頭固定裝置 b b、伸縮機(jī)頭外殼體、伸縮機(jī)頭外殼體 c c、機(jī)頭插入、機(jī)頭插入 d d、機(jī)頭插入到位、機(jī)頭插入到位二、套管安裝新技術(shù)二、套管安裝新技術(shù)編輯ppt17 e e、機(jī)頭旋轉(zhuǎn)到位、機(jī)頭旋轉(zhuǎn)到位 f f、安裝旋轉(zhuǎn)固定、安裝旋轉(zhuǎn)固定- -回收裝置回收裝置 g g、安裝回收用鋼絲繩、安裝回收用鋼絲繩 二、套管安裝新技術(shù)二、套管安裝新技術(shù)編輯ppt18 （a）支撐油缸收回，旋轉(zhuǎn)油缸收縮 （b）挖掘機(jī)拉動(dòng)鋼絲繩，機(jī)頭相對(duì)鋼套管向后移動(dòng) （c）被卡住的折疊刀盤傘狀收縮，固定

13、銷軸被剪斷（d）繼續(xù)拉動(dòng)鋼絲繩，機(jī)頭連同殼體整體收回 二、套管安裝新技術(shù)二、套管安裝新技術(shù)編輯ppt19套套管管安安裝裝掘掘進(jìn)進(jìn)機(jī)機(jī)性性能能參參數(shù)數(shù)表表序序 號(hào)號(hào)名名 稱稱參參 數(shù)數(shù)1 1刀盤外徑（固定部分）刀盤外徑（固定部分）2144mm2144mm2 2刀盤外徑（折疊部分）刀盤外徑（折疊部分）1835mm1835mm3 3掘進(jìn)機(jī)外徑掘進(jìn)機(jī)外徑1930mm1930mm4 4全長(zhǎng)全長(zhǎng)3950mm3950mm5 5刀盤轉(zhuǎn)矩刀盤轉(zhuǎn)矩216 KN216 KNm m6 6刀盤轉(zhuǎn)速刀盤轉(zhuǎn)速2.52.53.5rpm.3.5rpm.7 7推進(jìn)速度推進(jìn)速度0 05cm5cm8 8刀盤動(dòng)力刀盤動(dòng)力22kw22k

14、w5 5臺(tái)臺(tái)9 9刀盤對(duì)抗土壓刀盤對(duì)抗土壓100MPa100MPa1010糾偏能力糾偏能力1.51.5，50ton50ton4 4根，行程根，行程50mm50mm1111糾偏角度糾偏角度左右、上下各一左右、上下各一1212整機(jī)重量整機(jī)重量24t24t二、套管安裝新技術(shù)二、套管安裝新技術(shù)編輯ppt20地錨系統(tǒng)地錨系統(tǒng)二、套管安裝新技術(shù)二、套管安裝新技術(shù)為了減少主頂站后背為了減少主頂站后背墻施工工期、鉆機(jī)方面就墻施工工期、鉆機(jī)方面就位，主頂站由地基和地錨位，主頂站由地基和地錨承受作用力，不采用傳統(tǒng)承受作用力，不采用傳統(tǒng)的后背墻式結(jié)構(gòu)。主頂站的后背墻式結(jié)構(gòu)。主頂站直接焊接或錨固固定在其直接焊接或錨固

15、固定在其下的鋼木基礎(chǔ)上。鋼木基下的鋼木基礎(chǔ)上。鋼木基礎(chǔ)和固定鋼木基礎(chǔ)的鋼管礎(chǔ)和固定鋼木基礎(chǔ)的鋼管作為地錨系統(tǒng)，起到后背作為地錨系統(tǒng)，起到后背墻的作用。墻的作用。地錨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖地錨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1-地層 2-鋼木基礎(chǔ) 3-錨固鋼管編輯ppt21 頂推裝置、折疊式可伸縮切削機(jī)頭、鋼套管、止水密封圈、頂推裝置、折疊式可伸縮切削機(jī)頭、鋼套管、止水密封圈、導(dǎo)軌、進(jìn)導(dǎo)軌、進(jìn)/ /排漿管、鋼絲繩、鋼絲繩導(dǎo)管、挖掘機(jī)、液壓站、排排漿管、鋼絲繩、鋼絲繩導(dǎo)管、挖掘機(jī)、液壓站、排漿泵泥漿處理單元、進(jìn)漿泵、減阻泥漿注入系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)回收系統(tǒng)。漿泵泥漿處理單元、進(jìn)漿泵、減阻泥漿注入系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)回收系統(tǒng)。 2 2）頂管法套

16、管安裝所需設(shè)備）頂管法套管安裝所需設(shè)備場(chǎng)地準(zhǔn)備場(chǎng)地準(zhǔn)備設(shè)備安裝設(shè)備安裝頂進(jìn)切削頂進(jìn)切削鋼套管接續(xù)鋼套管接續(xù)繼續(xù)頂進(jìn)繼續(xù)頂進(jìn)鋼套管安裝到位鋼套管安裝到位切削機(jī)頭收回切削機(jī)頭收回鋼套管安裝鋼套管安裝完成完成工藝流程圖工藝流程圖 3 3）頂管法套管安裝施工工藝）頂管法套管安裝施工工藝二、套管安裝新技術(shù)二、套管安裝新技術(shù)編輯ppt22 技術(shù)技術(shù)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1 1）能夠挖掘盲孔，將鋼套管安裝到位，伸縮切削機(jī)頭能夠從套管）能夠挖掘盲孔，將鋼套管安裝到位，伸縮切削機(jī)頭能夠從套管內(nèi)整體收回。內(nèi)整體收回。不用人員進(jìn)入拆卸成散件分塊運(yùn)出，保證了高水壓下人不用人員進(jìn)入拆卸成散件分塊運(yùn)出，保證了高水壓下人員的安全，

17、提高了施工效率。員的安全，提高了施工效率。 2 2）機(jī)械式挖掘、液體排渣，代替了以往人工取土）機(jī)械式挖掘、液體排渣，代替了以往人工取土落后的施工方式，落后的施工方式，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度。效率高，安全可靠。降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度。效率高，安全可靠。 3 3）全地質(zhì)型，可在砂層、卵礫石、碎石、較大石塊（）全地質(zhì)型，可在砂層、卵礫石、碎石、較大石塊（100mm100mm以以上），和抗壓強(qiáng)度高達(dá)上），和抗壓強(qiáng)度高達(dá)100Mpa100Mpa的巖層完成套管安裝。的巖層完成套管安裝。突破了夯管錘夯突破了夯管錘夯擊套管的地質(zhì)不適應(yīng)性和局限性擊套管的地質(zhì)不適應(yīng)性和局限性。二、套管安裝新技術(shù)二、套管安裝新技術(shù)編輯pp

18、t23實(shí)施設(shè)備配置實(shí)施設(shè)備配置序號(hào)序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備名稱型型 號(hào)號(hào)單單 位位數(shù)量數(shù)量備備 注注1套管安裝掘進(jìn)機(jī)套管安裝掘進(jìn)機(jī)DN2064臺(tái)臺(tái)12頂推裝置頂推裝置200T臺(tái)臺(tái)43液壓泵站液壓泵站30KW臺(tái)臺(tái)14進(jìn)排泥漿系統(tǒng)進(jìn)排泥漿系統(tǒng)320m3/h套套15泥漿處理系統(tǒng)泥漿處理系統(tǒng)320m3/h套套16注漿設(shè)備注漿設(shè)備80Lmin，1MPa套套17洞口止水裝置洞口止水裝置2064套套18中繼間動(dòng)力站中繼間動(dòng)力站DN2064臺(tái)臺(tái)19發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)臺(tái)臺(tái)210導(dǎo)軌導(dǎo)軌5米米/根根根根511鋼木基礎(chǔ)鋼木基礎(chǔ)50002000210個(gè)個(gè)512鋼套管鋼套管206427.5，L=10m根根13挖掘機(jī)挖掘機(jī)PC200臺(tái)臺(tái)2日本小松日本小松14吊車吊車30T臺(tái)臺(tái)115吊車吊車16T臺(tái)臺(tái)116電焊機(jī)電焊機(jī)BX-1 630臺(tái)臺(tái)1